Hvad er lysets hastighed?
Lys er elektromagnetiske bølger, hvilket vil sige at lysets hastighed derved betegner farten på elektromagnetiske bølger, der breder sig ud. I forbindelse med lysets hastighed, snakker man oftest om lysets hastighed i vakuum, hvor lysets hastighed er højest.
Ud fra sine observationer beregnede Ole Rømer i 1676 lysets hastighed til 227.000 km/s. Den korrekte værdi er 299.792 km/s. Helt præcist er lysets hastighed i vakuum 299.792,458 km pr. sekund.
Lysets hastighed i vand er 2,24108 , hvilket vil sige at det er 1,3 gange lavere end det er i vakuum.
Lyspartiklernes hastighed går altså nedad, når de bevæger sig fra luft til et glas vand, mens det omvendte sker, når lyspartiklerne bevæger sig fra et glas vand til luft.
Ole Rømer studerede lysets hastighed i Universet
Lysets hastighed blev målt første gang af den danske astronom Ole Rømer.
I 1672 kom han til Paris, hvor han studerede de fire store måner om Jupiter. Månerne formørkes med mellemrum, fordi Jupiter skygger for sollyset.
Rømer observerede, at månen Ios formørkelse varer cirka 17 minutter længere, når Jupiter – og dermed Io – bevæger sig væk fra Jorden, end når planeten er på vej mod Jorden.
Ole Rømers geniale slutning var, at effekten skyldes, at lyset har en endelig, konstant hastighed – og ikke bevæger sig i et nu, som man troede dengang.
Når Jupiter er på vej væk, skal lyset fra Io tilbagelægge en større afstand til Jorden efter en formørkelse end før, fordi Io har flyttet sig væk i mellemtiden. Effekten er, at formørkelsen varer længere tid set fra Jorden.
Ole Rømers observationer af Jupiters måne Io var afgørende for opdagelsen af lysets hastighed.
Einsteins observationer af lysets hastighed
Ole Rømer er ikke den eneste, der beskæftigede sig med lysets hastighed.
Fysikeren Albert Einstein udviklede relativitetsteorien i år 1905, som er baseret på tanken om, at lysets hastighed i vakuum er på samme måde hele tiden.
Einstein tog udgangspunkt i forskeren Maxwells teori om, at en lysstråle bevæger sig fremad ved, at der dannes en lille smule elektricitet, som ved sin bevægelse fremad danner et magnetisk felt, der følger med og danner ny elektricitet.
En slags springen buk over hinanden.
Maxwell udviklede dog aldrig en teori om, hvordan lys kunne bevæge sig hurtigere eller langsommere.
Derfor videreudviklede Einstein Maxwells teori og tilføjede en helt ny tanke. Nemlig at lys altid bevæger sig med samme fart. Helt uafhængigt af, om det udsendes fra et punkt i fart eller ej.
Einstein foreslog desuden, at fordi elektriciteten altid bliver skubbet fremad af den magnetisme, der opstår, vil det være hurtigere end alle forfølgere. Lysbølger springer af sted med den ultimative fysiske fart i universet.
Albert Einstein udviklede en ny teori om lysets hastighed.
Kan man snyde lysets hastighed?
Indtil slutningen af 1800-tallet troede fysikerne faktisk, at lysets hastighed ville afhænge af iagttagerens bevægelse. Sådan er det med eksempelvis lyden, hvis hastighed altid er den samme i forhold til luften.
Hvis man selv bevæger sig fremad og udsender en lydbølge, vil man måle dens fart til en værdi under de normale 300 meter i sekundet.
Fysikerne mente, at det samme gjorde sig gældende med lyset, da de troede, at det udbredte sig i et hypotetisk medium ved navn æteren.
Der blev også udtænkt en snedig måde at bevise det på: Man vidste, at Jorden bevægede sig om Solen med 30 kilometer i sekundet. Dermed burde der være en forskel på den hastighed, lyset udbredte sig med i forskellige retninger.
Forskellen var imidlertid så lille, at man først i 1881 havde tilstrækkeligt præcist udstyr til at måle den.
Og helt uventet viste det sig, at lyset udbreder sig med samme hastighed i alle retninger, uanset hvor iagttageren og kilden befinder sig, og uanset deres hastighed.
Det vil sige, at kører man i en bil, vil lysbølgen fra forlygterne blive målt til 299.792 kilometer i sekundet – også selvom bilen er en racer, der kan køre imponerende 299.791 kilometer i sekundet.
Det var netop erkendelsen af lysets absolutte hastighed, der lå til grund for Einsteins relativitetsteori og hele det 20. århundredes fysik.
Einstein indså, at lyset – i modsætning til, hvad man skulle tro – ikke bevæger sig i forhold til et absolut rum. Lysets hastighed er altid konstant, og dermed var det værdigt til at få den centrale placering i relativitetsteorien.